JPS5932996B2 - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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JPS5932996B2
JPS5932996B2 JP52156469A JP15646977A JPS5932996B2 JP S5932996 B2 JPS5932996 B2 JP S5932996B2 JP 52156469 A JP52156469 A JP 52156469A JP 15646977 A JP15646977 A JP 15646977A JP S5932996 B2 JPS5932996 B2 JP S5932996B2
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power supply
capacitor
diode
reactor
rectifier
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JP52156469A
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長隆 関
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大容量のコンデンサが直流端子に接続された直
流電源装置において、負荷短絡又は停止時にコンデンサ
エネルギを入力電源に回生する機能を備えた直流電源装
置に関する。
第1図は従来の代表的な直流電源装置を示したもので、
入力交流電源1はサイリスタ51〜56で構成されるサ
イリスタ整流器2により可変の直流電源に変換さわ、リ
アクトル3及びコンデンサ4により平滑化され端子5、
6に平滑化された直流出力を得る。
第2図は例えば第1図の直流電源装置によつて附勢され
るインバータ11とその負荷12を示したもので主サイ
リスタ57〜510及びフライホィールダイオードD1
〜D4のみを示し、通常必要な転流回路は図示していな
い。このよう・ なインバータ11を直流電源装置に接
続(端子5と5’、6とcをそれぞれ接続)した場合、
インバータ11の負荷力率が低い程直流電源装置の出力
電流には多量のリプル電流が流れるのでコンデンサ容量
を増して、端子5と6間のリプル電圧が数%以下になる
ようにしている。具体的な数字を挙げるとDC2OOV
の直流電源装置に100KVAのインバータを接続した
場合、コンデンサ4の容量としては100000μF程
度となる。このような大容量のコンデンサが設けられた
直流電源装置においてその負荷であるインバータ11が
何らかの原因で転流失敗を起すと、端子5と6の間をイ
ンバータ内の上下のサイリスタS7又はS8とSlOを
介して短絡することになるので、コンデンサ4から短絡
したサイリスタを通して大きな放電電流を流すことにな
る。これによるサイリスタの劣化を防止する為に従来採
用されているのは例えば転流失敗時全ての主サイリスタ
S7〜S,Oを点弧させ放電電流を分散して1ケのサイ
リスタ等に流れる電流を減らす分散方式、或はヒューズ
を入れて限流する方式等がある。前者の場合過大な放電
電流を抑える為のリアクトルをコンデンサの放電ループ
に挿入すると共に、そのリアクトルが発生する転流時等
のスパイク電圧を吸収する為のサージアブソーバが必要
となる。元来コンデンサは専ら負荷側からみた直流電源
側のインピーダンスを減らす為に挿入しているので、リ
アクトルを入れることはその目的に反することになる。
必然的にリアクトルのインダクタンスは大きくすること
が出来ず、100KVA級で30KA位の放電電流が流
れることになる。後者の場合、サイリスタの特性に合つ
た直流ヒユーズの入手が困難であることやインバータの
故障原因が除去される迄は幾度もヒユーズを溶断させて
しまうことの不便があつた。更に最近は10〜100M
W級の自励式インバータが製作検討されている状況にあ
るが、直流電圧が1.5〜20KVとなると、それに見
合うところのヒユーズはなく、ヒユーズは全く使用不可
能で、また分散方式も分流の問題や、過電流後素子に加
わる電圧の不平衡等の問題を残している。
以上のように従来の方法は短絡による過電流に対してサ
イリスタ等を如何に保護するかに主眼を置いた。本発明
の目的は定常時の特性は損うことなく短絡時は過電流を
発生させない直流電源装置を提供することにある。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第3図は本発明の一実施例を示したもので、第1図の直
流電源装置に一点鎖線で囲つた補助電源装置20を付加
したものであるが、第3図においてはコンデンサ4はダ
イオード21を介して端子5と6に接続されている。
ダイオード21には、絶縁変圧器22、制御整流器23
、およびリアタトル24から成る直流電源から一定の電
流10を流す。上述の直流電源装置の通常動作時におい
て、コンデンサ4には、サイリスタ整流器2の発生する
りブル電流と負荷例えばインバータ11を接続すること
によるリプル電流との合成したリプル電流Irが流れて
いる。
ここではIO〉11r1となるようにIOをセツトして
おけばダイオード21に流れる電流が負になることはな
く、ダイオード21の極間電圧はアノード側を正として
、高々1V程度に保たれる。従つてダイオード21がな
い第1図の電源と実質上の特性の差異はない。次に負荷
側で短絡が生じたとすると、コンデンサ4に充電された
電圧Ecの大部分がダイオード21にカソード側が正と
なる向きに印加される。その結果ダイオード21はプロ
ツクし、リアクトル24の電流10はコンデンサ4と短
絡回路を通して流れ続ける。従つて短絡した箇所にはリ
アクトル3とリアクトル24の和の電流が流れ込むだけ
で常時の最大負荷電流(ピーク値)を若干超える程度の
値に制限される。さらにダイオード21の極間に加わる
事故時の電圧を電圧検出器25により検出して直ちにサ
イリスタ整流器2と23の点弧制御角(a)を遅れ側に
シフトさせ、逆変換動作に移すと、リアクトル3のエネ
ルギはサイリスタ整流器2を介し、又リアクトル24と
コンデンサ4のエネルギーは制御整流器23を介して、
それぞれ電源1に回生されるので、短絡時の電流は速や
かに減衰する。かように本発明に依れば、従来コンデン
サ4のエネルギの大部分を短絡回路で消費させ、過大な
放電電流(例えば負荷電流の50倍)として流していた
のに比較し、コンデンサエネルギの大部分を電源に戻し
、かつ放電々流も負荷電流を僅かに上廻る程度となり、
過電流耐量の低いトランジスタ或はサイリスタを負荷側
に設けて構成する装置の保護が非常に楽になる。
第4図は本発明の他の実施例を示す回路図でダイオード
21の挿入場所を負荷電流の通する経路に移したもので
ある。
この場合は、リアタトル24の電流10をリプル電流を
含む最大負荷電流(ピーク値)をや\超える値にセツト
する。第3図と比較してダイオード21は大形化するの
が、コンデンサ4の放電電流以外に負荷短絡時電源1か
らダイオード整流器2′を通して流れ込む短絡電流を含
めて短絡電流をIOに制限することができる。第4図に
示すようにダイオード整流器2′を使用している場合は
リアクトル3のエネルギは電源には回生できないのでし
や断器7を開放しなければならない。第3図、第4図に
おいてリアクトル24の電流制御方法について説明を加
えると、制御整流器23の入力側電流又はリアクトル電
流を検出して、サイリスタ整流器23の定電流制御を行
なうが電流値の精度は問題にならないので、ダイオード
21のオン電圧と、リアクトル24の抵抗降下の和の電
圧となるような直流電圧を与えるように制御整流器23
の制御角を定めてもよい。
損失は増すが、リアクトル24と直列に抵抗を挿入する
と入力電源1の電圧変動の影響を少くすることができる
。しかして一旦短絡事故が生じ速かにコンデンサ4のエ
ネルギを電源1に戻すために制御整流器23を逆変換動
作させる場合は、制御整流器23の入力の電圧が高い程
エネルギの回生が早くなるが、変圧器22、制御整流器
23共、大形化し常時の無効電力も多い。従つて低電圧
整流器と回生用整流器を併用した整流器を用いてもよい
。一方制御整流器23の入力電圧力が低いと、コンデン
サ4エネルギの回生が長びき、場合によつては制御整流
器23の逆変換動作で転流失敗をひきおこすかも知れな
い。しかしリアクトル24のインダクタンスは第2図の
インバータに含まれるインダクタンスの100〜100
0倍の大きさであるから、制御整流器23の転流失敗で
リアクトル24に生ずる電流値は低く、かつ転流失敗は
すぐに自復するので心配なく、制御整流器23を如何に
選ぶかは飽く迄設計上の問題と考えることができる。第
5図は本発明の更に他の実施例を示す回路図で第3図と
異なる点はリアクトル24とコンデンノサ4のエネルギ
回生を制御整流器2で合わせて行なうようにしたもので
ある。
図中31は制御整流器又は非制御整流器を使用した低圧
直流電源、32はサイリスタである。直流電源31はダ
イオード21、サイリスタ32、リアクトル24の電圧
降下を補償する数V〜数10Vの電源で回生能力は特に
期待していない。常時はこの直流電源31によりIOな
る電源が、リアクトル24、ダイオード21、サイリス
タ32及び直流電源31の閉回路で流れている。また、
ダイオード33を経てコンデンサ34はサイリスタ整流
器2の発生する電圧のピーク値で充電されている。この
状態で、負荷短絡が生じたとすると、ダイオード21の
逆電圧検出又は他の手段で負荷短絡を検出し、サイリス
タ35を点弧すると共にサイリスタ整流器2を逆変換動
作に移す、サイリスタ35の点弧でコンデンサ34の電
圧がサイリスタ32に逆電圧として加わり、サイリスタ
32は消弧する。
これにより、リアクトル32とコンデンサ4の持つエネ
ルギーは、電源1→サイリスタ整流器2→ダイオード3
3→サイリスタ35→直流電源31→リアクトル24→
コンデンサ4→短絡回路→サイリスタ整流器2→電源1
の閉回路でコンデンサ4とリアクトル24のエネルギが
電源に戻る。むろんリアクトル3のエネルギも回生され
る。このようにすると直流源31は簡単なものでよい。
第6図は、第5図の直流電源31とサイリスタ32の代
りに、サイリスタを使用した直流電源315に置き換え
たものである。
ただしこの直流電源3fは低圧のもので回生能力は期待
していない。第5図と同様に常時はサイリスタ整流器3
1′でリアクトル24にIOを流し、事故が生じた場合
などにはサイリスタ35を点弧してサイリスタ整流器3
1′の通流を阻止する。その後の動作は第5図と同様で
ある。以上は負荷短絡時の過電流抑制機能を説明したも
のであるが、停止時などのようにコンデンサ4の電荷を
早く放電させたい場合には積極的に負荷側を短絡してコ
ンデンサエネルギを入力電源に回生する方法をとること
ができる。
例えば停止時、端子5,6間を短絡するためには、停止
指令に連動させインバータ11のサイリスタS7,S,
を同時に点弧させるようにする。本発明を用いれば更に
付加的な機能を期待できる。
すなわち直流電源装置の入力が蓄電池の場合(当然サイ
リスタ整流器2を含まない)あるいはダイオード整流器
2を使用した直流電源装置の場合、いきなり直流電源装
置の入力につなぐとコンデンサを急速充電し、コンデン
サの寿命低下、あるいは過充電、ダイオード整流器や入
力しや断器に無用の突入電流を流すことになる。これを
避ける為に従来は、抵抗等を使つてコンデンサをあらか
じめ予備充電している。本発明の回路で制御整流器23
を始動前に逆方向に切り換えると、負荷側のインバータ
に設けられているフライホイールダイオードD,,D3
又はD2,D4あるいはダイオード整流器2/を介して
コンデンサ4が予備充電され、その後制御整流器23を
元の方向に戻すようにすればよい。
又は第7図に示すように絶縁変圧器に新たな巻線を追加
しサイリスタ40を介して、図示のように接続すると電
流1が負荷側のダイオード又はダイオード整流器7を介
してコンデンサを予備充電することができる。変形例 第3図、第4図、第7図の整流器23はセンタータツプ
式整流器を用いて説明したが他の如何なる方式の整流器
を、用いてもよいことは明らかである。
以上述べたように本発明は、 1)定常特性を損うことなく異常時の過電流を防止でき
る。
2)停止時コンデンサを速かに放電できる。
3)高電圧大容量の変換装置を製作する際素子の保護が
非常に簡単となり、大容量変換装置の実用上の問題点の
一つが解決される。
4)コンデンサの予備充電機能も付加し得る。
等の優れた効果が得られ産業に寄与する効果多大なもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直流電源装置の主回路図、第2図は第1
図の代表的な負荷回路、第3図は本発明の一実施例を示
す回路図、第4図乃至第7図は本発明のそれぞれ異る他
の実施例の回路図である。 1・・・・・・交流電源、2・・・・・・サイリスタ整
流器、7・・・・・・ダイオード整流器、3,24・・
・・・・リアクトル、4,34・・・・・・コンデンサ
、5,6・・・・・・出力端子、5,6t・・・・・入
力端子、7・・・・・・しや断器、11・・・・・・イ
ンバータ、12・・・・・・インバータの負荷、20・
・・・・・補助電源装置、21,33′,D1〜D4・
・・・・・ダイオード、22,22t・・・・・絶縁変
圧器、23,31・・・・・・制御整流器、25・・・
・・・電圧検出器、35,40,S1〜SlO・・・・
・・サイリスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流リアクトルと並列コンデンサから成る平滑回路
    を有する直流電源装置において、前記コンデンサの放電
    ループ内にその放電電流を阻止する極性でダイオードを
    設け、制御整流器とリアクトルから成る補助電源装置を
    介して前記ダイオードに所定の順方向電流を供給すると
    共に前記直流電源装置の出力側の短絡事故時前記コンデ
    ンサのエネルギーを前記制御整流器を介して交流電源へ
    回生するようにしたことを特徴とする直流電源装置。 2 直流リアクトルと並列コンデンサから成る平滑回路
    を有する直流電源装置において、前記コンデンサの放電
    ループ内にその放電電流を阻止する極性でダイオードを
    設け、制御整流器とリアクトルから成る補助電源装置を
    介して前記ダイオードに所定の順方向電流を供給すると
    共に前記直流電源装置の運転を停止する場合前記直流電
    源装置の出力側に前記コンデンサの放電径路を形成せし
    め前記コンデンサのエネルギーを前記制御整流器を介し
    て交流電源へ回生するようにしたことを特徴とする直流
    電源装置。 3 直流リアクトルと並列コンデンサから成る平滑回路
    を有する直流電源装置において、前記コンデンサの放電
    ループ内にその放電電流を阻止する極性でダイオードを
    設け、2組の制御整流器とリアクトルから成る補助電源
    装置の一方の制御整流器を介し前記ダイオードに所定の
    順方向電流を供給すると共に、前記直流電源装置の出力
    側の短絡事故時前記コンデンサのエネルギーを前記他方
    の制御整流器を介して交流電源へ回生するようにしたこ
    とを特徴とする直流電源装置。 4 交流電圧を所望の直流電圧に変換するサイリスタ整
    流器と直流リアクトル及び並列コンデンサから成る平滑
    回路を有する直流電源装置において、前記コンデンサの
    放電ループ内にその放電電流を阻止する極性でダイオー
    ドを設け、制御整流器もしくは非制御整流器とリアクト
    ルから成る補助電源装置を介して前記ダイオードに所定
    の順方向電流を供給すると共に前記直流電源装置の出力
    側の短絡事故時前記順方向電流をブロックし且つ前記コ
    ンデンサのエネルギーを前記サイリスタ整流器を介して
    交流電源へ回生させるためのサイリスタを備えた直流電
    源装置。
JP52156469A 1977-12-27 1977-12-27 直流電源装置 Expired JPS5932996B2 (ja)

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JP52156469A JPS5932996B2 (ja) 1977-12-27 1977-12-27 直流電源装置
SE7813058A SE436673B (sv) 1977-12-27 1978-12-19 Likspenningsaggregat
CH1319478A CH634446A5 (de) 1977-12-27 1978-12-27 Gleichstromquelle.
US05/973,561 US4212054A (en) 1977-12-27 1978-12-27 DC Power source
DE2856268A DE2856268C2 (de) 1977-12-27 1978-12-27 Schutzeinrichtung für eine Gleichrichterschaltung

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Publication Number Publication Date
JPS5489216A JPS5489216A (en) 1979-07-16
JPS5932996B2 true JPS5932996B2 (ja) 1984-08-13

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6361191A (ja) * 1986-09-01 1988-03-17 株式会社日立製作所 燃料集合体貯蔵ラツク

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6361191A (ja) * 1986-09-01 1988-03-17 株式会社日立製作所 燃料集合体貯蔵ラツク

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JPS5489216A (en) 1979-07-16

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